Устройство высокочастотного питания резонаторных секций линейного ускорителя

Устройство высокочастотного питания резонаторных секций линейного ускорителя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ПИТАНИЯ РЕЗОНАТОРНЫХ СЕКЦИЙ ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ, содержащее генератор, вход которого через трехплечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечного каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход О П .через направленный ответвитель подключен к двум узлам связи двух резонаторньпс секций и фиксированному аттенюатору, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при пробоях в резонаторных секциях, в устройство введены защитный разрядник и два отрезка линий связи, каждый из которых одним концом подключен к выходным плечам направленного ответйителя, а другим концом - к защитному разряднику , при этом длина отрезков линий связи кратна половине длины волны генератора, а место их подключения удалено от узлов связи на расстояние, ° которое кратно нечетному числу чет (Л вертой части длины волны генератора. О п

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) ((() 4(5(1 Н 05 Н 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ .ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 2991467/18-21 (22) 04. 10.80 (46) 07.05.85. Бюл. К - 17 (72) О.И. Кислый, Е.В. Мазуров и И.Г. Мальцев (53) 621.384.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 493178, кл. Н 05 Н 7/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

В 434899, кл. Н 05 H 7/02, 1972. (54)(57)1.УСТРОЙСТВО ВЫСОКОЧАСТОТНОГО

ПИТАНИЯ РЕЗОНАТОРНЫК СЕКЦИЙ ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ, содержащее генератор, вход которого через трехплечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечного каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход.через направленный ответвитель подключен к двум узлам связи двух резонаторных секций и фиксированному аттенюатору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при пробоях в резонаторных секциях, в устройство введены защитный разрядник и два отрезка линий связи, каждый из которых одним концом подключен к выходным плечам направленного ответвителя, а другим концом — к защитному разряднику, при этом длина отрезков линий связи кратна половине длины волны генератора, а место их подключения удалено от узлов связи на расстояние, 3 которое кратно нечетному числу четвертой части длины волны генератора.

910107

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что защитный разрядник выполнен в виде двух отрезков коаксиала, разделенных между собой металлической диафрагмой с (Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке систем ВЧ-питания многосекционных линейных ускорителей. S

Известно устройство, содержащее генератор, трехплечий мост, фазовращатель, балластные нагрузки и резонатор, подключенный к двум одинаковым выходам генератора через два iO направленных отверстия (Ц .

В процессе работы известного устройства при подаче ВЧ-мощности в резонатор в последнем возможно появление пробоев. Недостатком извест- 1S ного устройства является его малая надежность при появлении пробоев, которые приводят к перенапряжению в элементах устройства ВЧ-питания и выходу их из строя. 20

Прототипом данного изобретения является устройство высокочастотного питания резонаторных секций линейного ускорителя, содержащее генератор, вход которого через трехппечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечнбго каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход через направленный ответвитель под30 ключен к двум узлам связи двух реэонаторных секций и фиксированному аттенюатору (2) .

При работе известного устройства пробой одного из резонаторов соответствует режиму короткого замыкания в сечении узла связи этого резонатора, в то время как другой резонатор находится в рабочем режиме. В итоге оконечный генератор оказывается включенным на рассогласованную нагрузку, так как не выполняется условие идентичности нагрузок выходных плеч направленного ответвителя. Так как данная система ВЧ-питания использует в центральным сквозным отверстием, и имеет два разрядных промежутка между металлической диафрагмой и окончаниями внутренних проводников отрезков коаксиала с обеих сторон диафрагмы. качестве сигнала обратной связи отраженную волну, то в случае, когда значение коэффициента отражения в сечении узла связи резонатора близко к единице, оконечный генератор, охваченный кольцом обратной связи, работает в режиме с глубокой положительной обратной связью, что по данной схеме приводит к резкому возрастанию

его коэффициента усиления и выходной

ВЧ-мощности, а следовательно, и к многократным перенапряжениям в элементах конструкции генератора, элементах системы ВЧ-питания.

Рассмотренные эффекты при ограниченном запасе по электрической прочности в реальных конструкциях приводят к пробоям в системе ВЧ-питания и ее отказу.

Таким образом, недостатком извест-. ного устройства является его недостаточная надежность при пробоях в резонаторах.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. повышение надежности работы устройства при пробоях в реэонаторных секциях.. Поставленная цель достигается тем, что в устройство высокочастотного питания резонаторных секций линейного ускорителя, содержащее генератор, вход которого через трехплечий мост сложения мощностей подключен к выходу предоконечного каскада и согласованной балластной нагрузке, а выход через направленный ответвитель подключен к двум узлам связи двух резонаторных секций и фиксированному аттенюатору, введены защитный разрядник ,и два отрезка линий связи, каждый из которых одним концом подключен к выходным плечам направленного ответвителя, а другим концом — к защитному раз910107 ряднику, при этом длина отрезков линий связи кратна половине. длины волны генератора, и место их подклю. чения удалено от узлов связи на расстояние, которое кратно нечетному числу четвертой части длины волны генератора.

Поставленная цель достигается . также и тем, что защитный разрядник выполнен в виде двух отрезков ко- 10 аксиала, разделенных между собой металлической диафрагмой с центральным сквоэньм отверстием, и имеет два разрядных промежутка между металлической диафрагмой и окончаниями 15 внутренних проводников отрезков коаксиала с обеих сторон диафрагмы.

На фиг. 1 показана схема системы

ВЧ-питания резонаторов линейного ускорителя; на фиг.2 дан вариант, 20 конструкции ВЧ-разрядника защиты с двумя взаимоупрачляющими разрядными промежутками, соединенными между собой коротким плазменным каналом.

Устройство содержит резонаторы 1, 25 подключенные к оконечному каскаду генератора 2 при помощи направленного ответвителя 3 в каждое из выходных плеч которого на расстоянии

% (2 + 1 ), (где ф — длина волны, n = 0,1,2,...) от сечения узлов 4 связи включены два отрезка линии 5 связи, кратные полуволне — и, концы

Л которых подключены к ВЧ-разряднику М

6 защиты. Плечо направленного ответвителя 3, в котором выделяются отраженные волны, подсоединено через фиксированный аттенюатор 7 к одному из входных плеч Т-моста 8 сложения 40 мощностей, другое входное плечо которого подключено к выходу предоконечного каскада ВЧ-генератора 9.

Одно выходное плечо Т-моста 8 45 сложения мощностей соединено с входом оконечного каскада генератора 2, а другое — с согласованной балластной нагрузкой 10.

ВЧ-разрядник 6 защиты состоит из 50 корпуса 11, являющегося наружным проводником двух отрезков коаксиала, разделенных между собой металлической диафрагмой 12 с центральным сквозньм отверстием и двух внутренних 5$ проводников 13 отрезков коаксиала с обеих сторон металлической диафрагмы °

Металлическая чиафрагма 12 являет: ся общим электродом двух разрядных промежутков разрядника 6, вторыми электрсцами являются окончания внутренних проводников 13 с обеих сторон диафрагмы 12.

Устройство работает следующим образом.

При пробое одного из резонаторов короткое замыкание в сечении его узла 4 связи через отрезок линии связи

- «ll длиной — (2я + 1) трансформируется в

4 холостой ход в сечении подключения соответствующего отрезка линии 5. связи. При этом коэффициент отражения в этом сечении равен +1.

Аварийное перенапряжение в сечении подключения линии 5 вызовет пробой соответствующего разрядного промежутка ВЧ-разрядника 6. Через сквозное отверстие (плазменный канал) в металлической диафрагме 12 производится инжекция свободных электронов и ультрафиолетовая подсветка из области ВЧ-разряда сработавшего разрядного промежутка в другой разрядный промежуток, образованный одним из электродов — проводником 13 и электродом-диафрагмой 12, ионизация газа в котором способствует его быстрому пробою рабочим уровнем ВЧ-напряжения в сечении подключения второго - 0

Я

2 отрезка линии 5 связи.

После пробоя обоих разрядных промежутков ВЧ-разрядника 6 короткое замыкание в сечении через отрезки линии 5 связи, кратные полуволне, трансформируется в короткое замыкание в сечениях подключения отрезков линий

5 в выходных плечах направленного ответвителя 3. При этом коэффициент отражения в этих сечениях становится равным -1, что равносильно холостому ходу в сечениях узлов 4 связи.

Условие идентичности нагрузок выходных плеч направленного ответвителя 3 будет выполнено, и оконечный каскад ВЧ-генератора 2.вновь окажется включенным на согласованную нагрузку. Холостой ход в сечениях узлов 4 связи приводит к появленью на входе моста 8 сложения сигнала отраженной волны в фазе„ при которой на входе оконечного каскада генератора 2 амплитуда возбуждения равна половине арифметической разницы амплитуд сигналов предоконечного генератора 9 и

910107

Редактор П. Горькова Техред Т.Маточка Корректор А. 06ру ар

Заказ 2825/3 Тираж 794 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 отраженной вол."ы. При правильной настройке системы амплитуда сигнала возбуждения упадет до нуля, Сквозное отверстие в металлической диафрагме 12 по ВЧ представляет собой запредельный волновод и тем самым осуществляет ВЧ-развязку выходных плеч направленного ответвителя 3.

Кроме приведенного примера конструкции ВЧ-разрядника представляется возможным использовать газовые разрядники тригатронного типа, включенные непосредственно в выходные плечи направленного ответвителя, на расстоянии,,кратном нечетному числу четвертей волн, запуск которых производится с помощью цепи вспомогательного поджига.

Однако и этом случае наряду с усложнением конструкции, обусловленным дополнительным источником питания и датчиками перенапряжения в линии

S связи, существенно снизится быстродействие, а следовательно, и эффективность защиты.

Данное устройство ВЧ-питания резонаторов линейного ускорителя в отличие от известного позволяет осуществить надежную работу при пробоях в резонаторах ускорителя. В случае пробоев в резонаторах будет происхо15 дить быстрый сброс ВЧ-мощности генератора и тем самым будет предотвращено разрушение элементов конструкции системы и вь1ход ее иэ строя.